Земляные работы на строительной площадке презентация

Производство строительно-монтажных работ и, в первую очередь, возведе-ние подземной части зданий и сооружений, сопряжено с выполнением значи-тельных объёмов земляных работ. Земляные работы относят к наиболее тяжё-лым и трудоёмким видам строительных работ, выполняемым в сложных усло-виях и в значительной степени зависящих от природно-климатических факто-ров. Поэтому одной из задач, стоящих перед проектировщиками, технолога-ми, строителями является разработка и реализация методов и технологий, способствующих сокращению объёмов земляных работ на строительной пло-щадке. К их числу относятся: совершенствование конструкций земляных со-оружений, применение свайных фундаментов, рациональное использование рельефа местности, устройство котлованов и траншей с вертикальными стен-ками, минимизация объёмов перевалок и перегрузок грунта, бестраншейная прокладка коммуникаций, повышение строительных свойств грунта (закреп-ление, армирование, и др.). Этим целям служит также совершенствование средств механизации земляных работ, применение машин и сменного рабоче-го оборудования, позволяющих обеспечить проектную геометрию земляного сооружения. Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и трудоёмкостью, например, в промышленном строительстве они составляют около 15 % стоимости и 18...20 % трудоёмкости общего объёма работ.
Земляные работы.
1. Общие положения

2. Строительные свойства грунта
По своему строению грунты можно разделить на
сцементированные
(или скальные).
Скальные грунты из каменных горных пород, с трудом поддаются разработке взрыванием или дроблением.
несцементированные.
Скелет несцементированных грунтов обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых грунты называются:
супесь (супесок)
песок
глина
В зависимости от содержания глинистых частиц глину называют:
жирной
тощей
В зависимости от трудоёмкости разработки глину называют:
лёгкой
тяжёлой
ломовой
(особо трудоёмкая для разработки)

3. Виды земляных сооружений
Земляные сооружения разделяют по:
отношению к поверхности
грунта:
сроку
службы:
функциональному
назначению:
геометрическим
параметрам и пространственной форме:
выемки, насыпи,
подземные выработки, обратные засыпки
(рис. 1)
постоянные,
временные
(рис.1)
котлованы, траншеи,
скважины, отвалы, плотины, дамбы, туннели, выработки,
дорожные полотна,
планировочные площадки, ямы
(рис.1)
глубокие, мелкие, протяжённые, сосредоточенные, простые, сложные
и т. п.
(рис.1)

Рис. 1. Виды земляных сооружений
I – поперечный профиль выемок: а – траншея прямоугольного профиля; б – котлован
(траншея) трапецеидальной формы; в – профиль постоянной выемки;
II – сечения подземных выработок: г – круглой; д – прямоугольной;
III – профили насыпи: е – временной; ж – постоянной;
IV – обратная засыпка: з – пазух котлована; и – траншеи;
1 – бровка откоса; 2 – откос; 3 – берма; 4 – основание откоса; 5 – дно выемки;
6 – банкет; 7 – нагорная канава

Все земляные сооружения, показанные на рис. 1, создают путём образова-ния выемок в грунте или возведения из него насыпей.
Выемки и насыпи могут быть временными и постоянными. Например,
траншея для трубопровода является временной выемкой, так как будет засы-
пана после укладки в неё трубопровода. Котлован же под зданием с подвалом
является постоянной выемкой, он будет существовать в течение всего време-
ни эксплуатации сооружения.
Временные выемки шириной более 3 м называют котлованами, более уз-кие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций – транше-ями, выемки под отдельно стоящие фундаменты или столбы - ямами. Выем-ки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспорт-ных и коммуникационных туннелей называют подземными выработками. Выемки имеют дно и наклонные откосы, после устройства подземных соору-жений выполняется обратная засыпка пазух − заполнение грунтом простран-ства между сооружением и откосами котлована.
Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок)
их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/a = 1/m, где m – коэффициент откоса. СНиПами установлены значения крутизны откосов для постоянных и временных земляных сооруже-ний.

4. Процессы при производстве земляных работ
относят работы по ограж-дению участка строитель-ства, очистке территории, сносу зданий и сооруже-ний, снятию растительно-го слоя грунта, разбивка земляных сооружений, во-доотлив и понижение уро-вня грунтовых вод, созда-ние искусственных проти-вофильтрационных завес и экранов. Состав подго-товительных работ в зна-чительной степени зави-сит от местных условий.
В состав работ по возведению земляных сооружений входят процессы:
подготовительные −
вспомогательные −
основные −
относят работы по искусственному закреплению
грунта, временного крепления котлованов и траншей.
работы в комплекс-ном процессе по возведению земля-ных сооружений яв-ляются рыхление, разработка и тран-спортирование грунта, отсыпка его и уплотнение, под-чистка дна котлова-нов и траншей, от-делка откосов насы-пей.

Земляные работы, в зависимости от строительных свойств грунта, осуществляют следующими способами
гидромеханическим
взрывным
механическим
комбинированным
состоит в разработ-ке грунта напорной водяной струёй ги-дромониторных ус-тановок или всасы-вании грунта со дна водоёмов плавучи-ми землесосными снарядами.
основан на ис-пользовании си-лы взрывной во-лны различных взрывчатых ве-ществ, заложен-ных в специаль-но устроенные шпуры, скважи-ны или шурфы, и является од-ним из эффек-тивных средств механизации трудоёмких и тя-жёлых работ.
заключается в раз-работке грунта зе-млеройными (од-ноковшовыми многоковшовыми экскаваторами) и землеройно-тран-спортными (буль-дозерами, скрепе-рами, грейдерами, грейдерами-элева-торами) машина-ми.
В строительстве этим способом вы-полняется 80...85 % земляных работ.
представляет со-четание указан-ных предыдущих способов и зави-сит от условий разработки. Наи-более часто при-меняют сочетание механического способа с гидро-механическим или взрывным.
5. Способы разработки грунта

6. Механический способ разработки грунта
Основным способом выполнения земляных работ является ме-ханизированная переработка грунта. Грунт разрабатывается, пе-ремещается, укладывается, разравнивается, уплотняется с помо-щью землеройных и землеройно-транспортных машин, оснащён-ных соответствующим рабочим оборудованием. Выбор количе-ства, типов и марок машин зависит от пространственной формы и геометрических параметров земляных сооружений, грунтовых и гидрологических условий строительной площадки, проектных сроков производства работ.
Производство земляных работ в общем случае состоит из трёх процессов: разработка выемки (является ведущим процессом разработки грунта), транспортирование грунта, отсыпка насыпи.
При механическом способе разработки действуют усилия резания или скалывания грунта рабочими органами различных машин. В результате определённые порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены.

При разработке способом резания применяют машины
землеройно-планировочные:
прицепные и само-ходные грейдеры и бульдозеры пред-назначены для раз-работки, переме-щения и планиро-вания грунта.
землеройные:
экскаваторы, канавокопатели отрывают грунт ножом ковша, отсыпают его в отвал или бунке-ры транспорта, располагаемые в непосредствен-ной близости от землеройной ма-шины
землеройно-транспортные
скреперы и бульдозе-ры предназначены для разработки грунта в выемке, транспорти-рования его и отсыпки в насыпи. Эти маши-ны обеспечивают пол-ную механизацию все-го комплексного про-цесса производства.

В зависимости от выполняемых технологических процессов машины для земляных работ можно разделить на следующие
группы:
машины для транспортировки грунта
экскаваторы
землеройно-транспортные машины
погрузчики
машины для уплотнения грунта
машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов
машины и оборудование для подготовительных работ
машины и оборудование для бурения скважин
машины для гидромеханической разработки грунта

Эффективной формой механизированного способа произ-водства земляных работ является комплексная механизация. Основной принцип комплексной механизации заключается в том, что все машины, занятые на выполнении процессов и операций, должны соответствовать друг другу своими тех-нико-экономическими и технологическими параметрами. В этом случае вводится понятие комплекта (системы) машин, а весь производственный процесс называют комплексно-ме-ханизированным технологическим процессом произ-водства земляных работ.
Примерно 97 % всех работ при устройстве земляных соо-ружений комплексно механизированы, т. е. при выполнении процесса полностью исключается ручной труд. В качестве примера, на рис. 2 приведены схемы комплексной механиза-ции работ при отсыпке тела земляной плотины.

Рис. 2. Схемы комплексной механизации земляных работ: а – разработка и транспортирование; б – разгрузка и разравнивание; в - уплотнение
Грунт разрабатывается в карьере экскаватор транспортируется на расстояние L, разгружается после подъёма кузова, разравнивается бульдозерами с погрузкой в автосамосвалы (рис. 2, а), и уплотняется катками (рис. 2, б, в).

6.1. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами (ЭО)
Одноковшовые строительные экскаваторы (ЭО) относятся к машинам цик-лического действия. Главный параметр ЭО - вместимость ковша, м3. Основные технологические параметры: глубина (высота) копания, максимальный радиус копания, высота погрузки. В различных отраслях промышленности (угольная, горнодобывающая) применяют одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша до 100 м3. В строительстве работают экскаваторы восьми размерных групп, имеющие вместимость ковша 0,15...4,0 м3. Наибольшее распростране-ние находят экскаваторы 4-й и 5-й групп (вместимость ковша 0,65 и 1 м3) (Рис. 3, 4). На ряде моделей устанавливаются устройства, автоматизирующие от-дельные операции рабочего процесса экскаватора. При помощи традицион-ного оборудования (обратная лопата (см рис. 3, 4) , прямая лопата (рис. 5), драглайн (рис. 6), грейфер (рис.7)) одноковшовый экскаватор может быть ис-пользован на механизации следующих процессов переработки грунта, входя-щих в состав комплексного технологического процесса: разработка и укладка грунта в земляных сооружениях различных типов; погрузка грунта; переме-щение грунта в пределах земляного сооружения. Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это универсальные машины, которые могут быть оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. В послед-ние годы в связи с широким распространением гидропривода универсаль-ность одноковшового экскаватора еще более возросла.

Рис. 4. Экскаватор гидравлический
с обратной лопатой на гусеничном ходу
Рис. 3. Экскаватор гидравлический
с обратной лопатой на пневмоколесном ходу

Рис. 5. Экскаватор гидравлический с прямой лопатой на гусеничном ходу

Рис. 6. Драглайна

Рис. 7. Грейфер

Современный гидравлический экскаватор может быть оснащен более чем десятью видами рабочего оборудования, которые значительно расширяют его технологические возможности.
Использование сменного рабочего оборудования дает возможность меха-низировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов земляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стесненных условиях, при устрой-стве обратных засыпок; рыхление мерзлого и трудноразрабатываемого грун-та.
Строительные экскаваторы выпускают на пневмоколесном и гусеничном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудования являются обратная и прямая лопаты, драглайн и грейфер.
Для погрузки ранее разработанного грунта, снятия верхнего слоя и для планировочных работ применяют погрузочное оборудование.
Повышению качества, сокращению ручного труда при выполнении зачист-ных и планировочных работ способствует использование планировочного оборудования, в том числе в сочетании с телескопической стрелой.
Для разработок выемок различных очертаний и габаритов могут приме-няться профильные ковши.

Расширению области применения экскаваторов, в том числе при разработ-ке трудноразрабатываемых и мерзлых грунтов, способствует установка рыхли-тельного оборудования: зубарыхлителя и гидромолота. Этим же целям служит и захватно-клещевое оборудование, устанавливаемое на гидравлическом эк-скаваторе. При помощи захватно-клещевого устройства можно также захваты-вать, грузить в транспорт или удалять в сторону крупные камни, негабариты, встречающиеся на площадке, где ведутся земляные работы.
Применению экскаваторов в условиях реконструкции объектов, работе в цехах, вблизи стен и фундаментов служит оборудование для работы в стеснен-ных условиях. Шарнирное сочленение основных элементов рабочего оборудо-вания как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости позволяет приспо-сабливаться к конкретным условиям производства работ.
Одноковшовый экскаватор − машина цикличного действия, процесс разра-ботки грунта при любом виде рабочего оборудования складывается из череду-ющихся в определенной последовательности операций отдельного цикла:
1) резание грунта и заполнение ковша;
2) подъем ковша с грунтом;
3) поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;
4) выгрузка грунта из ковша;
5) обратный поворот экскаватора;
6) опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта.

Основное назначение экскаваторов - разработка выемок, резервов, карье-ров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или погрузкой в тран-спортные средства.
Предельные размеры выемок, которые могут быть разработаны одноков-шовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров. Ра-бочими параметрами одноковшовых экскаваторов при разработке выемок яв-ляются (рис. 8, 9, 10, 11):
максимально возможная высота копания + Н (для экскаватора прямая лопата) - знак + показывает, что экскаватор копает выше своей стоянки;
глубина копания (резания) - Н (для других типов экскаваторов);
наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки экскавато-ра Rmax и Rmin;
радиус выгрузки Rh;
высота выгрузки Нь.
Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно. Рабо-чая площадка экскаватора называется забоем.
Забой - рабочая зона экскаватора, включающая площадку, где расположен экскаватор; часть разрабатываемого массива грунта; места установки тран-спортных средств; площадку для укладки разрабатываемого грунта (при рабо-те в отвал). По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор пере-мещается на новую позицию.

Рис. 8. Схема рабочих параметров гидравлического экскаватора
с прямой лопатой и профиля забоя
1 – стрела,
2 – рукоять,
3 – ковш,
4, 5, 6 – гидроцилиндры

Рис. 9. Схема рабочих параметров гидравлического экскаватора с обратной лопатой и профиля забоя

Рис. 10. Схема рабочих параметров грейфера и профиля забоя

Рис. 11. Схема рабочих параметров драглайна и профиля забоя

Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены в забое таким образом, чтобы среднее значение угла поворота экскавато-ра от места заполнения ковша до места его выгрузки было минималь-ным, так как поворот стрелы осуществляется дважды - с грузом до тран-спортного средства и после выгрузки, то время поворота в среднем со-ставляет до 70% рабочего времени одного цикла экскаватора.
В зависимости от условий строительной площадки выбор экскавато-ра начинают с определения наиболее целесообразных вместимости ковша и типа экскаватора, а также требуемых параметров - длины стре-лы, радиуса резания, выгрузки и др. Выбор сменного оборудования эк-скаватора зависит от уровня грунтовых вод и характера разрабатывае-мой выемки (траншея, узкий или широкий котлован).
Экскаватор «прямая лопата» используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Его широко применяют в карьерах, в строитель-стве используют для погрузки в транспортные средства ранее собранно-го в кучи (сгуртованного) грунта или для отрывки котлованов, при этом устраивается самим экскаватором пандус − съезд в котлован с уклоном 10... 15% для экскаватора и транспортных средств.

Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем. Ковш шарнирно соединен с рукоятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой машины и выдвигается вперед при помощи напорного механизма. Конструкция экскаватора позволяет ему копать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10...20 см, нормативная производительность может быть достигнута при высоте забоя не менее 1,5 м. Опорожняется ковш путем открытия его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность за счет напол-нения ковша «с шапкой». При разработке грунтов 1-й и 2-й групп экскаватор может быть снабжен ковшом увеличенного объема. Экскаватор применяется в основном при необходимости погрузки грунта в транспортные средства.
Разработку грунта экскаватором «прямая лопата» производят лобовым и боковым забоями. Лобовой забой применяют при разработке экскаватором грунта впереди себя и отгрузке его на транспортные средства, которые пода-ются к экскаватору по дну забоя или сбоку по естественной поверхности зем-ли. В первом случае автомобили подходят задним ходом попеременно то с одной, то с другой стороны забоя. При таких условиях работы угол поворота экскаватора достигает 140...180°, что значительно снижает его производитель-ность. По этим причинам лобовой забой принимают крайне редко, в основ-ном при устройстве въездного пандуса в котлован или при разработке первой (пионерской) проходки.

а
б
Рис. 12. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата»:
а – лобовая проходка; б – то же, с двусторонним расположением транспорта;
1 – экскаватор, 2 − самосвал
При узких забоях до 1,5 Rрез (рис. 12, а) самосвалы подают с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных (рис. 12, б) − с обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц. Экскаватор перемещается прямолинейно по оси забоя.

Применяют разработку грунта уширенным забоем с перемещением экска-ватора по зигзагу (рис. 13). При этом способе сокращаются холостые проходы экскаватора и облегчаются условия маневрирования автосамосвалов.
Рис. 13. Схема уширенной
проходки экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата» по зигзагу:
1 – экскаватор, 2 − самосвал
Ширина лобовых проходок:
для лобовой прямолинейной
для зигзагообразной
где − оптимальный радиус резания экскавато-ра; lП − длина рабочей передвижки экскаватора (разность между максимальным и минимальным радиусами резания); − радиус резания на уро-вне стоянки.
−
Разработка выемок способом лобового забоя за-трудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экскаватора для погруз-ки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достичь 180°, что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность экскаватора. Поэтому способ лобового забоя используют ограниченно.

Более эффективным является разработка грунта способом боко-вого забоя (рис. 14), когда экскаватор черпает грунт преимущест-венно с одной стороны перемещения и частично впереди себя.
Рис. 14. Схема боковой проходки экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата»:
1 – экскаватор, 2 − самосвал
По этой схеме транспорт по-даётся под погрузку сбоку вы-работки, чем достигается зна-чительное уменьшение угла поворота стрелы экскаватора при погрузке грунта в тран-спортные средства. В боковых забоях транспортные пути проходят параллельно оси пе-ремещения экскаватора и, как правило, на уровне его стоян-ки.
Ширина боковой проходки

Выемки, глубина которых превышает максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис. 15).
Рис. 15. Схема разработки котлована по ярусам экскаватором
с рабочим оборудованием «прямая лопата»:
I, II, III, IV – ярусы разработки;
1 – экскаватор,
2 − самосвал

Рис. 16. Технологическая схема разработки выемок обратной лопатой

6.2. Экскаватор с рабочим оборудованием «драглайн»
Применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскава-тора: для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разра-ботки грунта из-под воды и т. п. Их применяют также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов. Преимуществами драглайна являются большие радиусы действия (10 м) и глубина копания (12 м). Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводнённые.
Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору «обратная лопата». Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы. В зависимости от ширины выемки, спо-соба разгрузки грунта (в отвал или в транспортные средства) и особенностей земля-ного сооружения в практике используют разнообразные схемы лобового и бокового способов разработки грунта.
Так как ковш драглайна гибко подвешен, весьма эффективными являются челноч-ные способы работы − поперечно-челночный и продольно-челночный (рис. 17). При поперечно-челночном способе автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попеременным черпанием ковша по обе стороны от кузова. При про-дольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосва-ла и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. Угол поворота экскаватора при погруз-ке по продольно-челночной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной − к 15... 20°.

Рис. 17. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием «драглайн»:
а − боковая проходка с разработкой грунта поперечно-челночным способом;
б − лобовая проходка с разработкой грунта продольно-челночным способом;
1 − окончание набора и подъём ковша; 2 − опускание ковша и набор грунта;
3 − разгрузка ковша; 4 − автосамосвал
а
б

Грейфер используют в сугубо специфических случаях для отрывки узких глубоких котлованов, траншей, колодцев, при разработке грунта ниже уровня грунтовых вод. Он представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным или в последнее время стоечным приводом, принудительно смыкающим лопасти. Грейфер навешивается на стрелу и разрабатывает выемки с вертикальными стенками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Погружение в грунт осуществляется только за счёт собственной массы и принудительного опускания стойки, поэтому можно разрабатывать грунты малой и высокой плотности, в том числе и находящиеся под водой. Строительные экскаваторы «грейфер» применяют с ковшом вместимостью 0,35...2,5 м3.
6.3. Экскаватор с рабочим оборудованием «грейфер»

Гидравлические экскаваторы имеют следующие основные преимущества:
существенное увеличение производительности новых машин по сравнению с машинами, имеющими механический (канатный) привод;
снижение удельной материалоемкости и удельной энергоемкости машин;
расширение универсальности гидравлических экскаваторов за счет сменного оборудования и рабочих органов до 40 наименований;
автоматизация рабочего процесса;
коренное усовершенствование систем управления и создание комфортных условий для работы машиниста;
улучшение эстетического вида машин;
кардинальное повышение ходовых качеств гусеничных машин.